Folklore belief holds that metastable wells in low-temperature statistical mechanics models exhibit high-temperature behavior. We make this rigorous in the exponential random graph model (ERGM) through the lens of concentration of measure. We make use of the supercritical (low-temperature) metastable mixing which was recently proven by Bresler, Nagaraj, and Nichani, and obtain a novel concentration inequality for Lipschitz observables of the ERGM in a large metastable well, answering a question posed by those authors. To achieve this, we prove a new connectivity property for metastable mixing in the ERGM and introduce a new general result yielding concentration inequalities, which extends a result of Chatterjee. We also use a result of Barbour, Brightwell, and Luczak to cover all cases of interest. Our work extends a result of Ganguly and Nam from the subcritical (high-temperature) regime to metastable wells, and we also extend applications of this concentration, namely a central limit theorem for small subcollections of edges and a bound on the Wasserstein distance between the ERGM and the Erdős-Rényi random graph. Finally, to supplement the mathematical content of the article, we present a simulation study of metastable wells in the supercritical ERGM.


翻译:民间观点认为,低温统计力学模型中的亚稳态势阱会表现出高温行为。我们通过测度集中性的视角,在指数随机图模型(ERGM)中严格证明了这一观点。利用Bresler、Nagaraj和Nichani最近证明的超临界(低温)亚稳态混合性质,我们获得了ERGM在大型亚稳态势阱中Lipschitz观测量的新型集中不等式,从而回答了这些作者提出的问题。为实现这一目标,我们证明了ERGM中亚稳态混合的一个新连通性性质,并引入了一个产生集中不等式的通用新结果,该结果扩展了Chatterjee的一个定理。我们还利用Barbour、Brightwell和Luczak的结果覆盖了所有相关情形。我们的工作将Ganguly和Nam在亚临界(高温)区域的结果推广到亚稳态势阱,并扩展了该集中性结果的应用,包括边的小型子集合的中心极限定理,以及ERGM与Erdős-Rényi随机图之间Wasserstein距离的界。最后,为补充本文的数学内容,我们对超临界ERGM中的亚稳态势阱进行了模拟研究。

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